什么是量子霍尔效应(the Quantum Hall Effect)？
量子霍尔效应是物理学中一个被广泛接受的理论，描述了电子在极低温度下在磁场中的行为。对该效应的观察清楚地证实了量子力学理论的整体性。其结果非常精确，以至于电阻测量标准使用量子霍尔效应，也是超导体研究的基础。 1...
量子霍尔效应是物理学中一个被广泛接受的理论，描述了电子在极低温度下在磁场中的行为。对该效应的观察清楚地证实了量子力学理论的整体性。其结果非常精确，以至于电阻测量标准使用量子霍尔效应，也是超导体研究的基础。
1980年，克劳斯·冯·克立津因发现量子霍尔效应是完全离散的而获得诺贝尔物理学奖，这意味着电子只能存在于明确定义的能量水平。霍尔效应，1879年由埃德温·霍尔发现，当电流通过放置在磁场中的导体时，可以观察到。电荷载流子，通常是电子，但也可以是质子，由于磁场的影响分散到导体的侧面。这种现象可以想象为一系列的车被侧向推动由于在公路上行驶时遇到强风，汽车在试图向前行驶时会走弯路，但会被迫侧向行驶。导线两侧会产生电位差。电压差很小，这是导线组成的函数。需要放大信号利用霍尔效应制作有用的仪器。这种电位的不平衡是霍尔探针测量磁场的原理。随着半导体的普及，物理学家们开始对在如此薄的薄片上研究霍尔效应产生了兴趣，电荷载流子基本上被限制在二维运动，它们在强磁场和低温下向导电箔施加电流，而不是看到电子在弯曲的连续路径中被侧向拉，而是突然跳跃当磁场强度改变时，在特定能级上的流动阻力会出现尖峰。在峰值之间，电阻下降到接近零的值，这是低温超导体的一个特征。物理学家们也意识到引起电阻峰值所需的能级不是函数电阻峰值是导体成分的整数倍。这些峰值是可预测的并且是一致的，基于量子霍尔效应的仪器可以用来建立电阻标准。这些标准对于测试电子设备和确保可靠的性能是必不可少的原子结构的量子理论，即能量在亚原子水平上以离散的、完整的包的形式存在的概念，早在1975年就预言了量子霍尔效应。1980年，克劳斯·冯·克立津因发现量子霍尔效应确实是完全离散的而获得了诺贝尔物理学奖，这意味着电子只能存在于严格定义的能级上。量子霍尔效应已成为支持物质量子性质的另一个论据。
1980年，克劳斯·冯·克立津因发现量子霍尔效应是完全离散的而获得诺贝尔物理学奖，这意味着电子只能存在于明确定义的能量水平。霍尔效应，1879年由埃德温·霍尔发现，当电流通过放置在磁场中的导体时，可以观察到。电荷载流子，通常是电子，但也可以是质子，由于磁场的影响分散到导体的侧面。这种现象可以想象为一系列的车被侧向推动由于在公路上行驶时遇到强风，汽车在试图向前行驶时会走弯路，但会被迫侧向行驶。导线两侧会产生电位差。电压差很小，这是导线组成的函数。需要放大信号利用霍尔效应制作有用的仪器。这种电位的不平衡是霍尔探针测量磁场的原理。随着半导体的普及，物理学家们开始对在如此薄的薄片上研究霍尔效应产生了兴趣，电荷载流子基本上被限制在二维运动，它们在强磁场和低温下向导电箔施加电流，而不是看到电子在弯曲的连续路径中被侧向拉，而是突然跳跃当磁场强度改变时，在特定能级上的流动阻力会出现尖峰。在峰值之间，电阻下降到接近零的值，这是低温超导体的一个特征。物理学家们也意识到引起电阻峰值所需的能级不是函数电阻峰值是导体成分的整数倍。这些峰值是可预测的并且是一致的，基于量子霍尔效应的仪器可以用来建立电阻标准。这些标准对于测试电子设备和确保可靠的性能是必不可少的原子结构的量子理论，即能量在亚原子水平上以离散的、完整的包的形式存在的概念，早在1975年就预言了量子霍尔效应。1980年，克劳斯·冯·克立津因发现量子霍尔效应确实是完全离散的而获得了诺贝尔物理学奖，这意味着电子只能存在于严格定义的能级上。量子霍尔效应已成为支持物质量子性质的另一个论据。
- 发表于 2020-09-07 18:11
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- 分类：科学教育
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